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現(xiàn)在主要使用的纖維混凝土的種類及優(yōu)缺點
1.鋼纖維混凝土其技術特點是能提高混凝土的韌性和抗拉強度,但是鋼纖維攪拌時易結團,混凝土和易性差,泵送困難、難以施工且易銹蝕,鋼纖維混凝土的自重大、在制造方面使用大量的鋼材,加大了對鋼材的消耗,增加成本較多。鋼纖維在使用過程中破壞形態(tài)主要是被拔出,而不會被拉斷,這說明鋼纖維的與混凝土的粘附性不足,這會影響提高混凝土抗拉強度的效果,它增韌增強的原理是當裂縫產(chǎn)生后由于鋼材的高模量和單根的高抗拉強度,阻止了裂縫的進一步開展;但由于數(shù)量有限,對微觀裂縫約束效果不大,對抗?jié)B、凍融等性能提高并不明顯,另外,施工中鋼纖維密度過大,振搗澆注時往往會沉于混凝土下部,不可能均勻分布,這就是理論研究結論較好而實際應用效果差異很大的主要原因。
2.盡管玻璃纖維已用于鋪設混凝土路面,但是玻璃纖維在使用中暴露很大的缺點,如玻璃纖維混凝土暴露于大氣中一段時間后,其強度和韌性會有大幅度下降,即由早期高強度、高韌性向普通混凝土退化。眾所周知,普通的玻璃纖維還有一個致命的弱點,就是不耐堿,堿骨料反應是水泥混凝土的“癌癥”。因此,普通玻璃纖維是不能用作水泥混凝土基增強材料的,即使是耐堿玻璃纖維(AR)也不適宜與普通波特蘭水泥復合,最好與低堿度水泥復合。這主要是為了減輕水泥基材對玻璃纖維表面的堿性侵蝕作用。我國“雙保險“的技術路線(即耐堿玻璃纖維與低堿度水泥復合)由于是”削足適履“的做法,加之,耐堿玻璃纖維在外觀上很難與普通玻璃纖維相區(qū)別,幾十年來一直難以大面積推廣。
3.合成纖維包括聚丙烯纖維、聚酯和聚丙烯腈纖維等,它與鋼纖維的相似點是不受水化產(chǎn)物的侵蝕,有一定的抗拉強度,可三維亂向分布于混凝土基體中,其阻裂原理是充分發(fā)揮了纖維數(shù)量(每公斤數(shù)千萬根)優(yōu)勢,具有很大的表面積,對微裂縫約束,使之不至于連通,效果顯著。但是合成纖維密度小,單絲直徑較小,存在增稠效應,不利于混凝土的震動密實,由于合成纖維的抗拉強度較低,在使用過程中其破壞形態(tài)主要是纖維被拉斷,且在抗老化、耐堿方面也不夠好。
4.碳纖維是20世紀60年代開發(fā)研制的一種高性能纖維,具有抗拉強度和彈性模量高、化學性質(zhì)穩(wěn)定,與混凝土粘結良好的優(yōu)點,但由于碳纖維價格昂貴,工程應用中受到很大的限制。
由以上幾種纖維混凝土的性能可以看出,這幾種纖維混凝土都存在一些缺陷,在滿足高性能混凝土方面都是不太理想,無法很好地解決現(xiàn)存的一些問題。纖維混凝土發(fā)展了幾十年的經(jīng)歷告訴我們:必須在纖維上有所突破,才能使纖維混凝土這種高性能混凝土真正得到廣泛使用。
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